原子物理学7-3.ppt

1、原子核随质子数和中子数的增加显示出周期性的变化。,原子核的壳层模型,1）Z=2和N=8的原子核，如 ，比邻近的Z值和N值的核稳定得多。,2）N=82的稳定原子核最多，N=50的稳定原子核次多，含有其它中子数的稳定核数目较少。,3）20Ca有5种同位素，最大和最小的质量数差8，在周期表这一段元素中，没有含那么多同位素的，可见Z=20的原子核特别稳定。,4）50Sn(Z=50)有10种同位素，是最多的。,5）82Pb是三个天然放射系列的最后稳定核，其中占最大成分的同位素有126个中子；镎系的最后稳定核209Bi也有126个中子。,6）在稳定核素中，中子数为N=20、28、50、82的同中子素最多。

2、,从以上事实可以推断：2、8、20、50、82、126这些数字必定代表完整的壳层。,幻数,1）每个质子或中子在其它(A-1)个核子产生的平均势场中运动。粒子好像能独立地在轨道上运动，可以设想一系列可能的能级，相当于各种可能的轨道。质子和中子按照泡利不相容原理填充在从最低依次到较高的能级上。,1949年 梅耶 詹森,2）考虑质子和中子的自旋轨道耦合作用。,壳层模型的基本出发点：,按照壳层模型的原子核能级,每个能级可容纳(2j+1)个同类核子，每个l有两个能级， j=l+1/2的能级低于j=l-1/2的能级,每个l值的能级分裂间隔与(2l+1)/A2/3成正比，有些能级间隔比较大，附近没有其它能级

3、，成为两壳层的分界,原子核的放射性衰变,原子序数很高的重元素的核很不稳定，自发的放出射线，变为另一种元素的原子核，这种现象称为放射衰变。,除了天然放射性元素外，一些人工产生的某些元素的同位素，也具有放射性。,对放射现象的研究是获悉原子核内部状况的重要途径之一，同时，放射性元素还有很多应用。,核衰变方式：衰变、衰变、衰变。,in recognition of the extraordinary services he has rendered by his discovery of spontaneous radioactivity,in recognition of the extraordi

4、nary services they have rendered by their joint researches on the radiation phenomena discovered by Professor Henri Becquerel,1896年 Becquerel发现放射性,合成人工放射性元素,放射性衰变的基本规律,原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程；,对一个特定的放射性核素，其衰变的精确时间是无法预测的；,但对足够多的放射性核素的集合，其衰变规律是确定的，并服从量子力学的统计规律。,指数衰变定律：,t=0时原子核的数目,经过t 时后剩余的原子核数目,：衰变常数，

5、一个原子核在单位时间内发生衰变的几率。,半衰期T：N0衰变到一半所需的时间。,平均寿命：,60Co的半衰期为5.6a；238U的半衰期为4.5109a,平均寿命表示经过时间以后，剩下的核素数目为初始时的1/e,放射性强度：,又称放射性活度，指处于某一特定能态的放射性核在单位时间内的衰变数,单位： 1贝克勒尔(Bq)=1次核衰变/秒,1g226Ra的放射性活度近似为1居里,1居里(Ci)=3.71010次核衰变/秒 1毫居(mCi)=10-3居里 1微居(Ci) = 10-3毫居,放射性活度计,单位时间原子核衰变的数目,半衰期的测量：,长寿命的放射性核素：直接法,中等寿命的放射性核素：斜率法,小

6、于1秒的短半衰期核素可用专门的仪器来测量,取1mg 238U，容易测出A=740个粒子/分钟,已提纯的235U，准备再加工为实弹弹头,半衰期越长，实际上单位时间里衰变的核就越少，也就是说放射性越小,在活的和死的生物体中含有少量的放射性核素，这是由于大气宇宙线中的中子轰击大气中的氮核而产生的,电子和电子型反中微子,C的所有同位素都能被生物体吸收,活的生物体中放射性核素14C的含量与大气中的一样，死亡后其含量因为衰变逐渐减少,14C的半衰期是5730年，其浓度14C:12C1:1012 ，活体中由于生物代谢，14C的浓度与大气中一样。当机体一旦死亡，与外界交往停止，其体内14C浓度因衰变而减少，因此通过测量古代生物遗